專利名稱：運動頻閃觀測儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種高中物理教具。
背景技術：
研究物體自由落體運動、平拋運動、斜拋運動、彈性碰撞過程、驗證機械能守 恒等實驗的規(guī)律，既要描繪物體運動軌跡，又要求出相關物理量(如g、Vtl等)。如《全 日制普通高級中學教科書(試驗修訂本·必修)》(人民教育出版社)第一冊課本中第 37頁圖2-25的自由落體(小球)的頻閃照相的照片，第87頁圖5_17的平拋運動和自由 落體運動的頻閃照片，采用在暗室條件下用大功率的頻閃光源照亮運動物體(外閃法)， 再用數(shù)碼相機(帶B門)拍攝物體運動情況；第191頁圖實-10、圖實-11的研究勻變 速直線運動、第192頁圖實-12的研究平拋物體的運動、第193頁圖實-13的驗證動量守 恒定律、第195頁圖實-15驗證機械能守恒等實驗，采用描跡法或電磁打點計時器來研究 物體運動情況。但是，以上實驗存在以下問題1)必須有大功率的頻閃光源來照亮運動 體，設備復雜且昂貴；2)必須在暗室里才能進行，必須有帶B門的照相機，沖洗相片時 間長；3)拍攝照片中是運動體實像，還需確定實像各位置的質心(幾何中心)；4)采用 描跡法描點粗糙，準確度低，系統(tǒng)誤差大；5)打點計時器只能記錄直線運動而無法記錄 測量的曲線運動；6)用打點計時器處理，由于振動片的固有頻率與電源頻率不相同，阻 力等因素，實驗誤差大；7)不能擺脫交流電因定頻度的制約，研究運動時，加速度大的 和加速度小的運動都只能用50HZ的一種頻率；8)打點計時器所測量的實驗，有固體廢 物產生，消耗大。9)用刻度尺測量紙帶上的點，數(shù)據測量多，計算復雜。
實用新型內容本實用新型旨在提供一種觀測物體運動的裝置，結構緊湊，制造成本低，可觀 測物體的自由落體運動、平拋運動、斜拋運動等多種運動，使用方便，實驗準確。一種運動頻閃觀測儀，裝置體為平面框架結構，左上角安裝有斜槽，水平和垂 直方向安裝有可移動發(fā)光標尺，裝置體左下角傾斜地安裝有彈射器，裝置體正前方有數(shù) 碼照相機，用于觀測的運動體為圓柱體，圓柱體內有頻閃光源。所述圓柱體內的頻閃光源為高亮度發(fā)光二極管，圓柱體內有電路板和頻率轉換 開關。所述發(fā)光標尺上按固定間距設置有發(fā)光二極管，兩端有磁鐵。優(yōu)選的，所述發(fā)光標尺上發(fā)光二極管的間距為50_。所述裝置體表面覆蓋有黑布。所述數(shù)碼照相機與電腦連接。進一步的，裝置體下部有接物網。本實用新型讓運動物體攜帶光源主動發(fā)出頻閃光，用照相機拍攝其運動過程， 速度快的用較高頻率50HZ，速度慢的用較低頻率25HZ，克服了交流電頻率固定的缺陷，將頻閃照片錄入電腦進行定量分析，更直觀準確。可方便的用來觀測物體的自由落 體運動、平拋運動、斜拋運動等多種運動，使用方便，實驗準確，結構緊湊，制造成本 低，是很好的教學用具。
圖1為本實用新型觀測裝置體的結構示意圖。圖2為物體的正面示意圖。圖3為圖2所示物體的結構示意圖。圖4為發(fā)光標尺正面示意圖。圖5為圖4所示發(fā)光標尺背面示意圖。圖6為頻閃電路圖。圖7為另種頻閃電路圖。圖8為發(fā)光標尺的電路圖。圖中1-斜槽，2-圓柱體，3-發(fā)光標盡，4-彈射器，5-黑布，6_接物網， 7_裝置體，8-發(fā)光標尺，9-發(fā)光二極管，10-直尺，11-電源開關，12-電路槽，13-磁 鐵，21-前面板，22-發(fā)光二極管，23-電源開關，24-頻率轉換開關，25-殼體，26-后 面板，27-電路板，28-電池。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型為平面框架結構，裝置體7的左上角安裝有斜槽1，裝 置體7的上邊及左邊各安裝有可移動水平發(fā)光標尺3和垂直發(fā)光標尺8，裝置體7左下角 傾斜地安裝有彈射器4，裝置體7表面覆蓋有黑布5，下方有接物網6。裝置體7正前方 有數(shù)碼照相機，用于觀測的運動體為圓柱體2，數(shù)碼相機可放置在三角支架上，也可放置 在工作臺上，可將數(shù)碼相機與電腦相連，經電腦程序處理后在電腦上觀看圓柱體2的運 動軌跡。圓柱體2可在斜槽1上滾動，也可用彈射器4斜向上發(fā)射。圖2、3所示，圓柱 體2內有頻閃光源，頻閃光源為高亮度發(fā)光二極管22，發(fā)光二極管22安裝國圓柱體2的 殼體25內，殼體25內還有電路板27、電池28、電源開關23、頻率轉換開關24及前面板 21、后面板26，通過頻率轉換開關24可使發(fā)光二極管9的頻閃頻率在25HZ和50HZ之 間轉換。圖4、5示出了可移動發(fā)光標尺3、8的結構，直尺10內置電路槽12，兩端有磁 鐵13，發(fā)光二極管9按固定間距安裝在直尺10內，發(fā)光標尺上有電源開關11，優(yōu)選的， 發(fā)光二極管9的間距為50mm，發(fā)光二極管9是紅色，發(fā)光標尺3、8可方便地移動到裝 置體7上的任意位置，用水平儀和重錘線進行水平和垂直找正。圖6是25HZ和50HZ的頻閃電路圖，它由集成塊LM3909為核心構成電路，電 源在開關Sl的控制下向電容C充電，然后向LED放電，從而驅動LED閃光；電阻Rl 和R2控制閃光頻率分別為25HZ和50HZ，由頻率轉換開關S2實現(xiàn)轉換，Rl為2.1K決 定50HZ的頻閃，R2為7.9K決定50HZ的頻閃；鉭電解電容C則控制閃光時間，容量為 47 μ F, 25V；電路中用兩只CR2016型鋰電池串聯(lián)后做電源，電壓為6V，這種電池直徑為20mm厚度不足2mm，體積??；這樣的25HZ和50HZ的頻閃電路就保證了閃光頻率的 穩(wěn)定性，占空比一定，無拖尾現(xiàn)象。圖7為另一頻閃電路圖，圖中Tl、T2為SC9011， T3 為 SC9012，T4 為 D8050，Rl = R4 = 2.7ΚΩ , R3 = R4 = 33K Ω , R5 = 10ΚΩ , R6 = 680Ω ； Cl = C2 = 220PF, C3 =100yF，L 為 Φ = 0.15mm 漆包線在 315mm2 環(huán)形鐵氧體芯骨架上繞約200匝，直流電阻約3Ω，電感量約200mh; Wl、W2、W3是 10ΚΩ、20ΚΩ、30ΚΩ的可調電阻。 圖8是發(fā)光標尺的電路圖，它由一個CR2016鋰電池為電源，一個開關，十多只 紅色發(fā)光二極管按50mm的間距設置，電流約10mA，作為數(shù)碼相片的實際刻度標尺，實 現(xiàn)數(shù)碼相片的實際尺寸和微電腦間的比例系數(shù)計算。
權利要求1.一種運動頻閃觀測儀，其特征在于裝置體(7)為平面框架結構，左上角安裝有 斜槽(1)，水平和垂直方向安裝有可移動發(fā)光標尺(3、8)，裝置體(7)左下角傾斜地安裝 有彈射器(4)，裝置體(7)正前方設有數(shù)碼照相機，用于觀測的運動體為圓柱體(2)，圓 柱體(2)內有頻閃光源(22)。
2.根據權利要求1所述的運動頻閃觀測儀，其特征在于所述圓柱體(2)內的頻閃光 源(22)為高亮度發(fā)光二極管，圓柱體(2)內有電路板(27)和頻率轉換開關(24)。
3.根據權利要求1所述的運動頻閃觀測儀，其特征在于所述發(fā)光標尺(3、8)上按 固定間距設置有發(fā)光二極管(9)，發(fā)光標尺(3、8)兩端有磁鐵(13)。
4.根據權利要求3所述的運動頻閃觀測儀，其特征在于所述發(fā)光二極管(9)的間距 為 50mmo
5.根據權利要求1所述的運動頻閃觀測儀，其特征在于所述裝置體(7)表面覆蓋有 黑布(5)。
6.根據權利要求1所述的運動頻閃觀測儀，其特征在于所述數(shù)碼照相機與電腦連接。
7.根據權利要求1所述的運動頻閃觀測儀，其特征在于所述裝置體(7)下部有接物 網(6)。
專利摘要一種運動頻閃觀測儀，裝置體為平面柜架結構，左上角安裝有斜槽，上邊及左邊各安裝有發(fā)光標尺，裝置體左下角傾斜地安裝有彈射器，裝置體正前方有數(shù)碼照相機，用于觀測的運動體為圓柱體，圓柱體內有可轉換頻率的頻閃光源。本實用新型讓運動物體攜帶光源主動發(fā)出頻閃光，用照相機拍攝其運動過程，速度快的用較高頻率50HZ，速度慢的用較低頻率25HZ，克服了交流電頻率固定的缺陷，將頻閃照片錄入電腦進行定量分析，更直觀準確?？煞奖愕挠脕碛^測物體的自由落體運動、平拋運動、斜拋運動等多種運動，使用方便，實驗準確，結構緊湊，制造成本低，是很好的教學用具。
文檔編號G09B23/10GK201796525SQ20102055131
公開日2011年4月13日 申請日期2010年9月20日 優(yōu)先權日2009年9月21日
發(fā)明者趙友明, 金毅 申請人:趙友明, 金毅